Ab August 2002 wurde der letzte nicht rekonstruierte Teil der Strecke nach Preißelpöhl einer umfassenden Renovierung unterzogen. Straßenlage und die aus den 1960er-Jahren stammenden Gleise auf der August-Bebel-Straße zwischen Goethestraße und Chamissostraße wurden von Grund auf saniert.Während der Bauarbeiten blieb der Fahrbetrieb auf der damaligen Linie 5 in vollem Umfang und mit so wenig Einschränkungen wie möglich aufrecht erhalten. Der etwa 300 Meter lange Arbeitsbereich wurde auf einem 350 Meter langen Schienenprovisorium eingleisig mit Signalregelung umfahren. An den Enden des Baugleises war jeweils eine Rückfallweiche eingebaut.
Entsprechende Vorbereitungen waren bereits im Vorfeld bereits getroffen worden, z.B. befestigte man an den Fahrleitungsmasten zusätzliche Ausleger für die provisorische Fahrleitung. Die Lichtsignale und deren Steuereinheit wurden an den Enden des zukünftigen Baubereichs aufgestellt und die Steuerleitungen für die Signale parallel zur Strecke an den Fahrdrahtmasten aufgehängt.
Ab dem 12. August 2002 erfolgten die Straßensperrung zwischen den Kreuzungen mit der Martin-Luther-Straße und der Schlachthofstraße sowie die Entfernung des alten Straßenpflasters im Baubereich und die Vorbereitungen zur Verlegung des Baugleises. Die Haltestelle Chamissostraße war in beiden Richtungen an die Kreuzung A.-Bebel-Str./Schlachthofstraße umgesetzt.
Am 23. August 2002 erfolgte der Anschluss des Gleisprovisoriums an die Bauweichen und damit die Trennung der alten Trasse vom Netz. Zu diesem Zweck wurde ab 08:00 Uhr die Linie 5 auf die Strecke Oberer Bahnhof – Südvorstadt umgeleitet und von Albertplatz nach Preißelpöhl Schienenersatzverkehr eingerichtet. Der Ersatzverkehr war bis zum Betriebsende (ca. 00:30 Uhr) geplant. Die Arbeiten gingen allerdings schneller voran als erwartet; so fuhren bereits am späten Abend wieder Straßenbahnen nach Preißelpöhl – eingleisig um die Baustelle herum. Die bisherige Trasse konnte so für die anstehenden Tiefbauarbeiten zurückgebaut werden.
Ein zweites Mal und diesmal eine ganze Woche lang wurde vom 07. bis 14. Oktober 2002 Schienenersatzverkehr von Albertplatz nach Preißelpöhl gefahren und Linie 5 nach Oberer Bahnhof umgeleitet. Grund war die Abtrennung des Baugleises und Anbindung der rekonstruierten Trasse. Schotter auftragen, Schwellen auflegen, Schienen aufschrauben und verschweißen und das Feststopfen des Schotters waren innerhalb von 7 Tagen abgeschlossen. Um die Arbeiten auszuführen wurde eine Gleisstopfmaschine Plasser&Theurer aus Erfurt ausgeliehen.
Am 14. Oktober 2002 war es schließlich soweit: Nachmittags wurde die Strecke nach Preißelpöhl wieder für den Straßenbahnverkehr freigegeben. Um 16:07 Uhr fuhr ab der Zentralhaltestelle Tunnel die erste Straßenbahn der Linie 5 in Richtung Preißelpöhl. Es war Wagen Nr. 237, der als erster das neu gebaute Gleis befahren durfte.
Doch damit waren die Bauarbeiten noch nicht abgeschlossen. Nun wurde es die Fahrbahn wieder aufgebaut. An der Kreuzung der August-Bebel-Straße mit der Chamissostraße sollte in „Nürnberger Bauweise“ gebaut werden. Dieses Verfahren wird auch in Plauen seit Jahren angewandt, da es eine bessere Haltbarkeit der Fahrbahn und eine geringere Schallentwicklung mit sich bringt. Dabei werden die Gleise mit den Schwellen bis unter den Schienenkopf einbetoniert. Damit die Schienenschrauben sich später noch lösen lassen, werden sie mit Kunststoffschalen abgedeckt. Sobald der Beton trocken ist, werden mehrere Schichten Schwarzdecke bis zur Schienenoberkante aufgebracht.
Nach dem Abschluss der Straßenbauarbeiten wurde der rekonstruierte Straßenzug im Dezember 2002 wieder für den gesamten Verkehr freigegeben. Kurz darauf wurde auch die Straßenbahnhaltestelle Chamissostraße in beiden Richtungen an den ursprünglichen Platz zurückverlegt.
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